Магистральные трубопроводы: определение, виды

Магистральными называют трубопроводы, которые транспортируют газообразные, жидкие, твердые среды от места их добычи до потребителя. Магистрали характеризуются:

• большой протяженностью;
• высокой пропускной способностью;
• непрерывным режимом работы.

Конструкция магистральных трубопроводов включают в себя трубы, трубопроводное оборудование:

• опоры;
• подвески;
• тепловую изоляцию;
• запорно-регулирующую арматуру;
• контрольно-измерительные приборы и т.д.

По пути прокладки такие системы снабжают:

• мостами, тоннелями для обхода препятствий;
• напорными, приемными станциями для обслуживания;
• насосным оборудованием.

Примером магистрали может служить «Дружба», крупнейшая в мире система магистральных нефтепроводов, транспортирует нефть из Альметьевска, Татарстан, в Восточную и Западную Европу.

Другой пример – водопроводные магистрали, которые применяют в гражданской сфере, снабжая водой отдельные дома и целые промышленные предприятия.

Для чего они нужны?

Перевозка нефтепродуктов водным и железнодорожным транспортом на дальние расстояния сопряжена с определенным риском и большими затратами. Магистральные трубопроводы упрощают транспортировку сырья из регионов, где его добывают, до мест конечного потребления. Трубопроводный транспорт:

• обеспечивают дальность перекачки, почти бесперебойную работу во время всей эксплуатации;
• работает в разных климатических условиях – может быть проложен через любые регионы.

Возведение трубопроводов из года в год подвергается механизации строительно-монтажных работ. Это упрощает процесс строительства, снижает стоимость транспортировки сырья.

Классификация

Магистрали разделяют по рабочим показателям, транспортируемым средам.

Технологические характеристики

Свод Правил 36.13330.2012 разделяет трубопроводы по рабочим параметрам. Классификацию используют при прокладке линий в разных природных условиях.

По рабочему давлению в системе:

• I – 2,5-10 МПа;
• II – 1,2-2,5 МПа.

Давление необходимо для линий, по которым перемещается вода, газ, нефть, тепловых сетей. Системы канализации работают без давления, среда в них движется под действием естественного уклона почвы.

По номинальному диаметру (DN) труб:

• I –1000-1200 мм;
• II – 500-1000 мм;
• III – 300-500 мм;
• IV – Менее 300 мм.

По температурному режиму трубопроводы:

• холодные – t <0 ⁰C);
• нормальные – +1 ⁰С…+45 ⁰С;
• горячие – t > +46 ⁰C.

Транспортируемые среды

По магистрали транспортируют рабочие вещества разной степени агрессивности (коррозионной активности). Агрессивность определяется относительно материала, из которого произведена труба. Среды:

• неагрессивные;
• слабоагрессивные;
• среднеагрессивные;
• агрессивные.

Главные вещества, которые транспортируют по магистралям, – природный газ, нефть, нефтепродукты (бензин, мазут, сжиженные газы); сжиженные углеводороды; вода. В зависимости от этого выделяют магистральные:

• паропроводы;
• водопроводы;
• теплопроводы;
• газопроводы;
• нефте-, нефтепродуктопроводы;
• бензопроводы;
• керосинопроводы;
• мазутопроводы;
• щелочепроводы и т.д.

Последние относят к узкоспециализированным и применяют редко.

Трубы магистральных трубопроводов

Материал для труб выбирают, опираясь на климат эксплуатации, агрессивность среды и давление в системе.

1. Сталь. Для производства арматуры используют марки стали:
• углеродистые;
• низколегированные;
• легированные;
• высоколегированные;
• нержавеющие.

Стальные детали выдерживают высокое внутреннее давление, легко свариваются, устойчивы к большому диапазону температур, применяются даже в северных регионах страны. Рабочее давление определяется методом производства. По этому критерию трубы: бесшовные, с продольным или спиральным швом.

2. Чугун. Чугунная арматура долговечна, невосприимчива к коррозии, в том числе от блуждающих токов. Материал используют для подземных магистралей в условиях большой нагрузки на грунт. Покрытие внутренней поверхности труб цементно-песчаным составом сокращает образования отложений. Хрупкость чугуна, однако, ограничивает его применение низконапорными коммуникациями водоснабжения и водоотведения.
3. Полимеры – поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), стеклопластик. Пластиковые детали обладают достаточной гибкостью, которая компенсирует сдвиги грунта, тепловые расширения материала. Полимеры инертны к рабочим веществам, коррозионным поражениям, отличаются большим сроком службы. Сфера применения – водо-, газоснабжение, тепловые сети.
4. Асбестоцемент, хризотилцемент, бетон. Материалы:
• устойчивы к коррозии;
• служат неограниченное время при отсутствии сильных горизонтальных, вертикальных нагрузок;
• выдерживают низкие, высокие температуры;
• не подвержены тепловому расширению.

Внутренняя поверхность труб не накапливает минеральные отложения. Недостаток – хрупкость, сложность транспортировки. Применение – техническое водоснабжение, канализации, водоотведение.

Для защиты от внешнего воздействия трубы дополнительно покрывают составами:

• диэлектрическими – от коррозии, создаваемой блуждающими токами;
• водонепроницаемыми;
• термостойкими.

В качестве материалов для покрытия используют битум, минеральную вату, стекловату, ППУ-оболочку, полиэтиленовую изоляцию, фольгоизол и др.

Прокладка

Сборку магистральных трубопроводов производят через плоскогорья, леса, гористую, болотистую местности, трассы и другие природные, искусственные препятствия. Прокладка бывает:

1. Наземной – трубы устанавливают на опоры, которые фиксируют их в проектном положении, защищают конструкцию от провисания, сезонных размывов грунта.
2. Подземной – трубы размещают в почве, в заранее вырытых траншеях. Там, где необходимо обойти препятствия, участки линии поднимают на опорах или проводят через тоннели. Чтобы предотвратить ржавление, арматуру защищают изоляцией.
3. Подводной (речной, морской, болотной) – устанавливают ниже поверхности воды в качестве участков основных линий или всей магистрали. На морском дне прокладывают газо-, нефтепроводы.

Способ устройства линии выбирают, исходя из:

• назначения системы;
• сооружений на пути маршрута;
• разновидностей грунтов;
• бюджета на строительство;
• стоимости обслуживания.

Магистральные нефте-, газопроводы с высоким давлением укладывают только подземным способом. Коммуникации не должны проходить через населенные пункты, авто-, железнодорожные мосты, переезды, морские порты. Электросети для обслуживания трубопроводного оборудования вблизи таких систем также не строят.